CN108181904B - 机器人避障方法、系统、可读存储介质及机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机器人避障方法、系统、可读存储介质以及机器人，所述方法包括：当获取一碰撞信息时，根据所述碰撞信息关闭所述机器人的激光雷达避障功能，同时打开所述机器人的超声波避障功能；当获取一超声波反馈信息时，根据所述超声波反馈信息获取障碍物的位置信息，并根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动。上述机器人避障方法、系统、可读存储介质以及机器人，通过超声波和激光雷达两种检测障碍物的方法相结合，解决了机器人遇到一定范围内以内的障碍物无法准确识别，从而导致机器人频繁撞墙的问题。

Description

机器人避障方法、系统、可读存储介质及机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人避障方法、系统、可读存储介质及机器人。
背景技术
近几年，机器人主题越来越火热，工业机器人、家庭服务机器人、玩具机器人等等各种各样的机器人也纷纷亮相各大市场。其中，家庭服务机器人以扫地机器人为主，扫地机器人以其小巧的体形，可清扫如床底、沙发低等人们很难清扫的区域，深受广大消费者的喜爱。
现有的机器人，一般都设有一激光雷达传感器，不断的检测机器人与前方障碍物的距离，其探测的最远距离可以达到8至10米，以便及时调整机器人的运动方向，达到避障的目的。
但是，激光传感器的安装位置及物理特性的原因，对于一定范围内以内的障碍物，检测结果不准确，从而导致机器人在遇到一定范围内以内的障碍物时，发生频繁撞墙的现象。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种避免机器人频繁撞墙的机器人避障方法、系统、存储介质及机器人。
本发明提供的一种机器人避障方法，所述方法包括：当获取一碰撞信息时，根据所述碰撞信息关闭所述机器人的激光雷达避障功能，同时打开所述机器人的超声波避障功能；当获取一超声波反馈信息时，根据所述超声波反馈信息获取障碍物的位置信息，根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动。
上述机器人避障方法，其中，所述根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动的步骤包括：在所述机器人朝远离所述障碍物的方向位移的过程中，检测所述机器人两侧的预设距离内是否存在其他障碍物；若是，则控制所述机器人继续后退；如否，则获取所述机器人的目的位置，并控制所述机器人向靠近所述目的位置的一侧位移。
上述机器人避障方法，其中，所述根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动的步骤之后，所述方法还包括：检测所述机器人与最近的障碍物的距离，并判断所述距离是否在预设阈值内；若是，则继续使用所述机器人的超声波避障功能；若否，则开启所述激光雷达避障功能。
上述机器人避障方法，其中，所述根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动的步骤还包括：获取所述障碍物的轮廓信息，并根据所述轮廓信息和所述位置信息生成一避障路线，并根据所述避障路线控制所述机器人行进。
上述机器人避障方法，其中，所述控制所述机器人以所述避障路线行进的步骤包括：控制所述机器人抵靠所述障碍物；判断是否存在至少一接触信息，所述接触信息为所述机器人与所述障碍物的接触点；若否，则获取一转向信息，并根据是转向信息控制所述机器人前进。
上述机器人避障方法，其中，所述避障方法还包括：判断在预设时间内所述机器人是否存在位移；若否，则检测所述机器人四周存在的所述障碍物的当前位置信息，并根据所述当前位置信息打开相应的推动功能。
本发明还提供了一种机器人避障系统，包括：碰撞信息采集模块，用于获取一碰撞信息；超声波模块，用于获取一超声波反馈信息；控制模块，用于根据所述碰撞信息关闭所述机器人的激光雷达避障功能，同时打开所述机器人的超声波发射器，还用于根据所述超声波反馈信息获取障碍物的位置信息，并根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动。
上述机器人避障系统，其中，所述超声波模块还用于在所述机器人朝远离所述障碍物的方向位移的过程中，检测所述机器人两侧的预设距离内是否存在其他障碍物；若是，则通过所述控制模块控制所述机器人继续后退；如否，则获取所述机器人的目的位置，并通过所述控制模块控制所述机器人向靠近所述目的位置的一侧位移。
本发明还提供了一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现上述的机器人避障方法。
本发明还提供了一种机器人，包括碰撞信息传感器、超声波传感器、存储器、扫描器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的机器人避障方法。
上述机器人避障方法、系统、可读存储介质以及机器人，当获取一碰撞信息时，根据所述碰撞信息关闭所述机器人的激光雷达避障功能，同时打开所述机器人的超声波避障功能；当获取一超声波反馈信息时，根据所述超声波反馈信息获取障碍物的位置信息，并根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动，通过超声波和激光雷达两种检测障碍物的方法相结合，解决了机器人遇到一定范围内以内的障碍物无法准确识别，从而导致机器人频繁撞墙的问题。
附图说明
图1为本发明第一实施例中的机器人避障方法的流程图；
图2为本发明第二实施例中的机器人避障方法的流程图；
图3为本发明第三实施例中的机器人避障方法的流程图；
图4为本发明第四实施例中的机器人系统的模块结构示意图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干个实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
扫地机器人，在工作的过程中，需要对房间的地面做清洁，当扫地机器人靠近如墙壁、家具等障碍物时，扫地机器人必须保证清洁靠近障碍物的区域的同时，避免扫地机器人碰撞障碍物，但是现有的扫地机器人，通过激光雷达传感器进行扫描定位，因为激光雷达的定位方式为三点式定位，即通过三个激光发射器的焦点来计算障碍物与扫地机器人之间的距离，当扫地机器人与障碍物的距离小于一定范围内时，扫地机器人的上的三个激光发射器无法聚焦在一点，因此无法准确的检测扫地机器人与障碍物之间的距离，造成扫地机器人频繁的碰撞障碍物，造成扫地机器人的损坏，同时，如障碍物是墙面或易碎物品，扫地机器人还可能会污染墙面或者损坏物品。
请参阅图1，本发明第一实施例提供的一种机器人避障方法，包括步骤S01至步骤S02：
步骤S01，当获取一碰撞信息时，根据所述碰撞信息关闭所述机器人的激光雷达避障功能，同时打开所述机器人的超声波避障功能。
具体的，在本发明实施例中，所述机器人为扫地机器人，当扫地机器人在工作的过程中，如扫地机器人在清扫空旷的区域，且扫地机器人离障碍物一定范围内以(如30mm)上时，扫地机器人使用激光雷达获取扫地机器人与周围障碍物的具体，然后扫地机器人的控制移动并清洁移动过程中的地面。当扫地机器人清扫至障碍物一定范围内以内时，因为距离原因，扫地机器人的激光雷达功能检测效果不准确，必然会使扫地机器人碰撞到障碍物，在本实施例中，扫地机器人的周围设有多个碰撞传感器，当扫地机器人碰撞到障碍物时，至少有一个碰撞传感器产生一碰撞信号并将所述碰撞信号发送到扫地机器人的控制系统中，所述控制系统根据碰撞信号打开扫地机器人的超声波避障功能。
步骤S02，当获取一超声波反馈信息时，根据所述超声波反馈信息获取障碍物的位置信息，根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动。
具体的，超声波避障功能可以由多个超声波发射器和对应的超声波接收器，通过超声波发射器发送一探测波，当探测波接触到障碍物后生成一反射波，并被所述超声波接收器接收，扫地机器人的控制系统通过计算探测波和反射波之间的间距，即可算出扫地机器人与障碍物的准确距离，进而得出障碍物的位置信息，扫地机器人的控制系统便可控制扫地机器人在不碰撞障碍物的前提下，清扫地面，避免扫地机器人再次碰撞障碍物。
综上，通过上述机器人避障方法，通过超声波和激光雷达两种检测障碍物的方法相结合，当机器人碰撞当障碍物后，关闭机器人的激光雷达避障功能，并打开超声波避障功能，解决了机器人遇到一定范围内以内的障碍物无法准确识别，从而导致机器人频繁撞墙的问题。
具体的，所述根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动的步骤之后，所述方法还包括：检测所述机器人与最近的障碍物的距离，并判断所述距离是否在预设阈值内，具体的，在本实施例中，所述预设阈值为一定范围内；若是，则继续使用所述机器人的超声波避障功能；若否，则开启所述激光雷达避障功能，通过上述方法，实现超声波避障功能和激光雷达功能之间的自动切换，提高了扫地机器人的避障能力，可以理解的，超声波避障只适合短距离避障，而激光雷达则适合长距离避障，通过两者的智能切换，使扫地机器人无论在近距离避障还是远距离避障都有很好的避障能力。
请参阅图2，本发明第二实施例提供的机器人避障方法，包括步骤S11至步骤S15：
步骤S11，当获取一碰撞信息时，根据所述碰撞信息关闭所述机器人的激光雷达避障功能，同时打开所述机器人的超声波避障功能。
步骤S12，当获取一超声波反馈信息时，根据所述超声波反馈信息获取障碍物的位置信息。
具体的，在根据超声波的探测波和反射波的时间间隔计算障碍物与扫地机器人的距离时，还需参照扫地机器人在这个时间间隔的位移量，以使探测结果更准确。
容易想得到的，在本发明的一个实施例中，当获取到一碰撞信号后，可通过扫地机器人的控制系统控制扫地机器人的位移速度，以便扫地机器人有足够的时间做出相应的调整，在本发明的一个实施例中，当获取到一碰撞信号后，可停止位移扫地机器人，避免在短时间内发生多次碰撞，可以理解的，扫地机器人内部含有多个细小的元件，或者连接结构相互脱离等现象。
步骤S13，在所述机器人朝远离所述障碍物的方向位移的过程中，检测所述机器人两侧的预设距离内是否存在其他障碍物。
步骤S14，若是，则控制所述机器人继续后。
步骤S15，如否，则获取所述机器人的目的位置，并控制所述机器人向靠近所述目的位置的一侧位移。
因为家具的摆放问题或者房屋构造问题，在室内常常存在一些三面围合的区域，当扫地机器人进入此种区域进行清扫时，在扫地机器人向远离障碍物的过程中，扫地机器人在后退的过程中还需不断的检测两侧障碍物的距离，即可避免扫地机器人在后退的过程中碰撞到两侧的障碍物，又可避免扫地机器人一直后退，通过上述方法，当检测到扫地机器人的两侧没有障碍物时，则控制扫地机器人向靠近未清扫区域等目标区域的方向位移，所述目标区域包括但不限于记忆清扫路线、充电座所在区域等。
在本发明的一个实施例中，所述避障方法还包括：判断在预设时间内所述机器人是否存在位移；若否，则检测所述机器人四周存在的所述障碍物的当前位置信息，并根据所述当前位置信息打开相应的推动功能。
在扫地机器人的工作过程中，可能会进入一宽度与扫地机器人的宽度相等的区域，此时，扫地机器人会被卡死，机器人无法自动移动以避开障碍物，当检测到扫地机器人在一定时间内无位移时，可打开扫地机器人可伸缩推杆，将机器人向远离障碍物的方向推动。
在本发明的一个实施例中，还可以设置一如喇叭、蜂鸣器等可以发声的报警器，将报警器与扫地机器人的控制系统连接，当检测到扫地机器人在一定时间内无位移时，控制系统判断机器人卡死，同时控制所述报警器报警，以提醒用户查看扫地机器人。
请参阅图3，本发明第三实施例提供的机器人避障方法的流程图，包括步骤S21至步骤S23：
步骤S21，当获取一碰撞信息时，根据所述碰撞信息关闭所述机器人的激光雷达避障功能，同时打开所述机器人的超声波避障功能。
步骤S22，当获取一超声波反馈信息时，根据所述超声波反馈信息获取障碍物的位置信息。
步骤S23，获取所述障碍物的轮廓信息，并根据所述轮廓信息和所述位置信息生成一避障路线，并根据所述避障路线控制所述机器人行进。
当扫地机器人遇到一障碍物时，如依然控制扫地机器人一边位移一边检测扫地机器人与障碍物的距离，则在扫地机器人的移动速度将非常缓慢，通过上述方法，先通过扫地机器人的超声波避障功能，获取障碍物的多个位置信息，根据多个位置信息，确定障碍物的轮廓，然后根据障碍物的轮廓确定一避障路线，具体的，所述避障路线为距离所述障碍物的最小距离相等的多个点组成，例如，障碍物为一1米长的平直的墙面，则所述避障路线为与所述平直墙面平行且间隔5mm的1米长的直线。
其中，在本发明的一个实施例中，所述控制所述机器人以所述避障路线行进的步骤包括：控制所述机器人抵靠所述障碍物；判断是否存在至少一接触信息，所述接触信息为所述机器人与所述障碍物的接触点；若否，则获取一转向信息，并根据是转向信息控制所述机器人前进。
可以理解的，为了保证所述扫地机器人能够避开障碍物，将扫地机器人与障碍物接触，使扫地机器人贴合着墙壁行走，在扫地机器人与障碍物有接触点时，表明扫地机器人还没有脱离障碍物的区域，当扫地机器人没有接收到接触信号，则表明扫地机器人已经离开障碍物，达到避障的目的。
请参阅图4，本发明提供的一种机器人避障系统，包括：碰撞信息采集模块10，用于获取一碰撞信息；超声波模块20，用于获取一超声波反馈信息；控制模块30，用于根据所述碰撞信息关闭所述机器人的激光雷达避障功能，同时打开所述机器人的超声波发射器，还用于根据所述超声波反馈信息获取障碍物的位置信息，并根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动。
上述机器人避障系统，其中，所述超声波模块20还用于在所述机器人朝远离所述障碍物的方向位移的过程中，检测所述机器人两侧的预设距离内是否存在其他障碍物；若是，则通过所述控制模块30控制所述机器人继续后退；如否，则获取所述机器人的目的位置，并通过所述控制模块30控制所述机器人向靠近所述目的位置的一侧位移。
本发明还提供了一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现上述的机器人避障方法。
本发明还提供了一种机器人，包括碰撞信息传感器、超声波传感器、存储器、扫描器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的机器人避障方法。
上述机器人避障方法、系统、可读存储介质以及机器人，当获取一碰撞信息时，根据所述碰撞信息关闭所述机器人的激光雷达避障功能，同时打开所述机器人的超声波避障功能；当获取一超声波反馈信息时，根据所述超声波反馈信息获取障碍物的位置信息，并根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动，通过超声波和激光雷达两种检测障碍物的方法相结合，解决了机器人遇到一定范围内以内的障碍物无法准确识别，从而导致机器人频繁撞墙的问题。
本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“可读存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，可读存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种机器人避障方法，其特征在于，所述方法包括：
当获取一碰撞信息时，根据所述碰撞信息关闭所述机器人的激光雷达避障功能，同时打开所述机器人的超声波避障功能；
当获取一超声波反馈信息时，根据所述超声波反馈信息获取障碍物的位置信息，并根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动；
所述根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动的步骤包括：
在所述机器人朝远离所述障碍物的方向位移的过程中，检测所述机器人两侧的预设距离内是否存在其他障碍物；
若是，则控制所述机器人继续后退；
如否，则获取所述机器人的目的位置，并控制所述机器人向靠近所述目的位置的一侧位移；
所述根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动的步骤还包括：
获取所述障碍物的轮廓信息，并根据所述轮廓信息和所述位置信息生成一避障路线，并根据所述避障路线控制所述机器人行进。
2.根据权利要求1所述的机器人避障方法，其特征在于，所述根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动的步骤之后，所述方法还包括：
检测所述机器人与最近的障碍物的距离，并判断所述距离是否在预设阈值内；
若是，则继续使用所述机器人的超声波避障功能；
若否，则开启所述激光雷达避障功能。
3.根据权利要求2所述的机器人避障方法，其特征在于，所述控制所述机器人以所述避障路线行进的步骤包括：
控制所述机器人抵靠所述障碍物；判断是否存在至少一接触信息，所述接触信息为所述机器人与所述障碍物的接触点；
若否，则获取一转向信息，并根据是转向信息控制所述机器人前进。
4.根据权利要求1所述的机器人避障方法，其特征在于，所述避障方法还包括：
判断在预设时间内所述机器人是否存在位移；
若否，则检测所述机器人四周存在的所述障碍物的当前位置信息，并根据所述当前位置信息打开相应的推动功能。
5.一种机器人避障系统，其特征在于，包括：
碰撞信息采集模块，用于获取一碰撞信息；
超声波模块，用于获取一超声波反馈信息；
控制模块，用于根据所述碰撞信息关闭所述机器人的激光雷达避障功能，同时打开所述机器人的超声波发射器，还用于根据所述超声波反馈信息获取障碍物的位置信息，并根据所述位置信息控制所述机器人向远离所述障碍物的方向移动；
所述超声波模块还用于在所述机器人朝远离所述障碍物的方向位移的过程中，检测所述机器人两侧的预设距离内是否存在其他障碍物；若是，则通过所述控制模块控制所述机器人继续后退；如否，则获取所述机器人的目的位置，并通过所述控制模块控制所述机器人向靠近所述目的位置的一侧位移；
所述超声波模块还用于获取所述障碍物的轮廓信息，并根据所述轮廓信息和所述位置信息生成一避障路线，并根据所述避障路线控制所述机器人行进。
6.一种可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1－4任一所述的方法。
7.一种机器人，包括碰撞信息传感器、超声波传感器、存储器、扫描器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1－4任一所述的方法。
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